Mo同位素揭示下地壳熔融双机制：流体缺失与流体注入对花岗岩成因的制约

本研究针对大陆地壳熔融过程中流体机制识别的难题，通过Mo同位素示踪和相平衡模拟，揭示了大别造山带早古生代钾质与钠质花岗岩的地球化学差异源于下地壳熔融时的不同流体状态（流体缺失vs.流体注入），为理解大陆地壳分异和花岗岩成因提供了新的地球化学指标。

　　

【研究背景】
大陆地壳的化学分异与花岗岩的形成机制是地球科学领域的核心问题。水（H₂O）在熔融过程中扮演关键角色，但如何识别地壳深熔（anatexis）时的流体状态（流体缺失fluid-absent或流体注入fluid-fluxed）长期存在争议。传统地球化学指标（如Rb/Sr、Sr/Y）易受源区成分和温压条件干扰，亟需发展新的示踪手段。

【研究设计与方法】
中国科学院地质与地球物理研究所的You-Shan Xia团队选取大别造山带早古生代共生的钾质（K₂O/Na₂O>0.5）与钠质花岗岩（K₂O/Na₂O<0.5）为研究对象，结合锆石U-Pb定年、全岩主微量元素、Sr-Nd-Mo-O同位素分析和相平衡模拟（phase equilibrium modeling），系统对比了两类岩石的地球化学差异。

【主要结果】

1. 锆石U-Pb年龄与O同位素
   钾质花岗岩（433±1.6 Ma）与钠质花岗岩（~440 Ma）同期形成，锆石δ¹⁸O值（5.0-6.5‰）指示新生下地壳来源。

2. Mo同位素分异
   钾质花岗岩δ⁹⁸Mo（-0.41至0.23‰）与同期基性岩（-0.17至0.21‰）一致，而钠质花岗岩显著偏重（δ⁹⁸Mo=0.22-0.74‰），表明后者受高δ⁹⁸Mo流体影响。

3. 相平衡模拟
   流体注入促进斜长石分解（plagioclase breakdown）和角闪石保留（amphibole retention），导致熔体高Sr/Y、La/Yb；而流体缺失熔融通过黑云母/角闪石分解产生富钾熔体。

【结论与意义】
该研究首次通过Mo同位素证实下地壳熔融存在双机制：流体注入熔融形成高δ⁹⁸Mo钠质花岗岩，流体缺失熔融产生与源区Mo同位素一致的钾质花岗岩。相平衡模拟揭示流体调控矿物反应 stoichiometry（化学计量比）是地球化学差异的主因。成果发表于《Geochimica et Cosmochimica Acta》，为大陆地壳演化模型提供了关键约束。